關(guān)于變頻器應(yīng)用之中的諧波干擾與抑制分析

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-755編號(hào)：_關(guān)于變頻器應(yīng)用之中的諧波干擾與抑制分析審核：_時(shí)間：_單位：_關(guān)于變頻器應(yīng)用之中的諧波干擾與抑制分析用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項(xiàng)目而進(jìn)行的活動(dòng)或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運(yùn)行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標(biāo)和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計(jì)劃和可行性分析、實(shí)施和跟進(jìn)?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。變頻器在實(shí)際的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，以其節(jié)能效果好、自動(dòng)控制程度高受到了越來越多的關(guān)注。但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，由于諧波干擾問題，導(dǎo)

2、致變頻器的效果會(huì)受到一定的影響，并有可能會(huì)對(duì)其他的設(shè)備造成影響，本文通過對(duì)變頻器應(yīng)用過程中的諧波干擾問題，對(duì)其抵制措施進(jìn)行分析。由于在變頻器中使用了整流二極管與晶閘管等器件，在工作時(shí)會(huì)在輸入輸出電路中產(chǎn)生一定的高次諧波，對(duì)于電網(wǎng)將會(huì)形成一定的干擾，造成電壓畸變，對(duì)鄰近的電氣設(shè)備造成影響，對(duì)于一些精密的儀器更是作用明顯，最終導(dǎo)致控制對(duì)象有準(zhǔn)確度出現(xiàn)較大偏差。變頻器多應(yīng)用于大功率的機(jī)電設(shè)備中，干擾問題解決不好，將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，所以需要對(duì)諧波干擾問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，并采取相關(guān)的措施解干擾問題，達(dá)到自動(dòng)化控制的精確化。變頻器分類變頻器從結(jié)構(gòu)上來講，主要分為間接變頻器與直接變頻器兩種，間接變頻

3、，顧名思義，則是通過工頻電流進(jìn)行整流后變?yōu)橹绷鳎偻ㄟ^逆變器變成可控的交流電。直接變頻器則沒有中間的環(huán)節(jié)。間接變頻器是目前應(yīng)用較多的，從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行細(xì)分，主要有三種形式。通過可控整流器對(duì)電壓進(jìn)行改變，把調(diào)壓與調(diào)頻分布在兩個(gè)環(huán)節(jié)中；采用非控制整流器對(duì)諧波進(jìn)行斬截，用脈寬來進(jìn)行調(diào)壓；第三是采用可賓從關(guān)斷的全控器件輸出特定波形來形成近似正弦波。變頻器諧波產(chǎn)生原理諧波主要是指對(duì)于周期性的非正弦電量在進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解時(shí)除了得到頻率相同的分量外，還能夠得到的大于基本波頻率的分量。諧波是一種干擾分量，對(duì)電網(wǎng)造成負(fù)面影響。由于變頻器中采用了晶閘管元件，在電網(wǎng)中吸取能量為非連續(xù)正紡波，以脈動(dòng)的方式向電網(wǎng)獲得電流

4、，反饋回電網(wǎng)后，與系統(tǒng)的脈動(dòng)電壓疊加形成一定的波形畸變，其中的高頻次諧波將會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)造成一定的干擾。諧波干擾分析變頻器產(chǎn)生的諧波將沿著輸入線路向上傳導(dǎo)從而進(jìn)入到電路，對(duì)電源上的其余電器形成干擾，另外還可能會(huì)向下傳輸，對(duì)終端的負(fù)載產(chǎn)生影響，變頻器高次諧波通電纜會(huì)向空間進(jìn)行輻射，對(duì)電氣設(shè)備形成干擾，另外還可能會(huì)通過電磁感應(yīng)、線路間的分布電容進(jìn)行傳播。變頻器在應(yīng)用過程中，有可能會(huì)產(chǎn)生較大的諧波，干擾性更強(qiáng)，它干擾途徑與其他的一般性電磁干擾相同，主要有三種形式，分傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合與電磁輻射。在電網(wǎng)中電動(dòng)機(jī)的定子電壓與電流都是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但變頻器供電時(shí)，諧波部分將會(huì)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩造成一定的脈動(dòng)

5、干擾。電機(jī)如果在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速將會(huì)非常不均勻，對(duì)設(shè)備造成噪音，產(chǎn)生較大振動(dòng)，影響使用壽命。抑制諧波干擾的對(duì)策分析諧波干擾在電網(wǎng)中的影響非常大，對(duì)于一些精密實(shí)驗(yàn)室或控制精確的工業(yè)場所，一旦發(fā)生干擾，將會(huì)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)造成影響，極大降低了準(zhǔn)確度，從而影響預(yù)定目標(biāo)。對(duì)諧波干擾的抵制主要通過以下幾種方式，首先是抵制這些干擾諧波的產(chǎn)生，另外就是對(duì)裝置的功率因素與無功功率補(bǔ)償進(jìn)行改善，也還可以通過濾波裝置，消除電磁干擾，采取多功能補(bǔ)償一體化方式解決。從這些技術(shù)措施上來入手，將會(huì)從根本上抵制諧波對(duì)電網(wǎng)造成的影響與干擾。要想抵制變頻器干擾，可以從供電電源入手，對(duì)變頻的供電電源與其他的設(shè)備采取獨(dú)立供電方式，

6、或者采用隔離變壓器的方式，把變頻器與其他的設(shè)備進(jìn)行隔離，從而在根本上避免變頻器的干擾對(duì)其他電氣設(shè)備的影響。其次可以通過在變頻器的兩側(cè)串入電抗器，從而達(dá)到抵制諧波的作用；第三，通過鋼管敷設(shè)形成輻射屏蔽層，對(duì)諧波輻射進(jìn)行衰減，不同的信號(hào)線采用不同的電纜進(jìn)行傳輸；第四，所有的信號(hào)控制線均采用屏蔽線，與變頻器的回路控制線分開，距離30公分以上。最后是保持變頻器的接地端與大地進(jìn)行良好連接，不可將變頻器的接地端與其他電氣設(shè)備的接地端連在一起后統(tǒng)一接地。變頻器抑制諧波干擾案例分析武南污水處理廠自控系統(tǒng)構(gòu)成是五個(gè)S7300的PLC站分別通過以太網(wǎng)連接到交換機(jī)，然后上位機(jī)的intouch通過以太網(wǎng)來讀取各個(gè)分站

7、的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。氧化溝PLC分站通過Profibus DP連接兩臺(tái)ATV61,132KW的變頻器，來控制表曝機(jī)的啟動(dòng)、停止及調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率。在運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)攪拌器的控制模塊、顯示數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)無規(guī)律的跳動(dòng)，引起設(shè)備的頻繁啟停，嚴(yán)重影響了設(shè)備的使用壽命。這種跳動(dòng)很明顯是由于某種干擾造成的。我們先后從隔離變壓器入手對(duì)控制模塊的供電、信號(hào)線的屏蔽、屏蔽層接地方面進(jìn)行了研究，但是沒能解決變頻器的干擾問題。最后經(jīng)過對(duì)設(shè)計(jì)與設(shè)備造型進(jìn)行仔細(xì)分析，在變頻器的應(yīng)用環(huán)境中控制模塊一次與二次儀表信號(hào)采集受到了干擾，電纜作為天線接收了經(jīng)過控制模塊、屏蔽電纜等線路發(fā)來的干擾信號(hào)，自然會(huì)產(chǎn)生畸變，信號(hào)與干擾混合，無法濾除。最后決定對(duì)控制模塊統(tǒng)一改為硬接點(diǎn)的方式控制，弱化干擾信號(hào)。通過對(duì)排查過程的反思分析，變頻器應(yīng)用環(huán)境十分復(fù)雜，要對(duì)湝波進(jìn)行完全抑制需要從多個(gè)方面入手，不僅